14《電勢能和電勢》（人教版）

1、課題1.4 電勢能和電勢學(xué)習(xí)目標(biāo)1、通過類比理解靜電力做功的特點(diǎn)、電勢能的概念、電勢能與電場力做功的關(guān)系。2、通過類比和討論理解電勢的概念，知道電勢是描述電場的能的性質(zhì)的物理量。明確電勢能、電勢、靜電力的功、電勢能的關(guān)系。了解電勢與電場線的關(guān)系，了解等勢面的意義及與電場線的關(guān)系。學(xué)習(xí)重、難點(diǎn)重點(diǎn)：理解掌握電勢能、電勢、等勢面的概念及意義。難點(diǎn)：掌握電勢能與做功的關(guān)系，并能用此解決相關(guān)問題。學(xué)法指導(dǎo)體會現(xiàn)象分析從特殊到一般的科學(xué)探究過程。課前預(yù)習(xí)一、電場力做功的特點(diǎn)在勻強(qiáng)電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷的_位置和_位置有關(guān)，但與電荷經(jīng)過的_無關(guān)這個結(jié)論對非勻強(qiáng)電場_(填“同樣成立”或“不成立

2、”)二、電勢能1電勢能：電荷在_中具有的勢能叫做電勢能2靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢能的_，用公式表示W(wǎng)AB_.電場力做正功，電勢能_，電場力做負(fù)功，電勢能_3電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移動到_位置時所做的功三、電勢1概念：電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的_2公式和單位：電勢的定義公式為_，單位是_，符號是V.3相對性：電勢也是相對的，在應(yīng)用中常取離場源電荷無限遠(yuǎn)處電勢為零，或大地的電勢為零電勢可以是正值，也可以是負(fù)值，沒有方向，因此是_4與電場線關(guān)系：沿電場線的方向電勢_四、等勢面1等勢面：電場中_相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面在同一個等勢面上移動電荷

3、時靜電力_2等勢面的特點(diǎn)：電場線跟_垂直，并且由電勢高的等勢面_電勢低的等勢面3等勢面實(shí)例：孤立的點(diǎn)電荷電場的等勢面是一簇以點(diǎn)電荷位置_，勻強(qiáng)電場的等勢面是一族_預(yù)習(xí)評價1下列說法正確的是( )A電荷從電場中的A點(diǎn)運(yùn)動到了B點(diǎn)，路徑不同，電場力做功的大小就可能不同B電荷從電場中的某點(diǎn)開始出發(fā)，運(yùn)動一段時間后，又回到了該點(diǎn)，則說明電場力做功為零C正電荷沿著電場線運(yùn)動，電場力對正電荷做正功，負(fù)電荷逆著電場線運(yùn)動，電場力對負(fù)電荷做正功D電荷在電場中運(yùn)動，因為電場力可能對電荷做功，所以能量守恒定律在電場中并不成立2關(guān)于電勢與電勢能的說法，正確的是( )A電荷在電勢越高的地方，電勢能也越大B電荷在電勢越

4、高的地方，它的電荷量越大，所具有的電勢能也越大C在正點(diǎn)電荷電場中的任一處，正電荷所具有的電勢能一定大于負(fù)電荷所具有的電勢能D在負(fù)點(diǎn)電荷電場中的任一點(diǎn)，正電荷所具有的電勢能一定小于負(fù)電荷所具有的電勢能3將一正電荷從無窮遠(yuǎn)處移至電場中M點(diǎn)，電場力做功為6.0×109 J，若將一個等量的負(fù)電荷從電場中N點(diǎn)移向無窮遠(yuǎn)處，電場力做功為7.0×109 J，則M、N兩點(diǎn)的電勢M、N有如下關(guān)系( )AMN0 BNM0CNM0 DMN04. 圖8中的實(shí)線表示電場線，虛線表示只受電場力作用的帶正電粒子的運(yùn)動軌跡，粒子先經(jīng)過M點(diǎn)，再經(jīng)過N點(diǎn)，可以判定( )圖8AM點(diǎn)的電勢大于N點(diǎn)的電勢BM點(diǎn)的電

5、勢小于N點(diǎn)的電勢C粒子在M點(diǎn)受到的電場力大于在N點(diǎn)受到的電場力D粒子在M點(diǎn)受到的電場力小于在N點(diǎn)受到的電場力課堂學(xué)習(xí)流程設(shè)計用案人自我創(chuàng)新【課程導(dǎo)學(xué)】一、電場力做功的特點(diǎn)問題情境1如圖1試探電荷q在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中，沿直線從A移動到B，靜電力做的功為多少？圖12q沿折線AMB從A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，靜電力做的功為多少？3根據(jù)問題1和問題2可以得到什么結(jié)論？ 要點(diǎn)提煉電場力做功的特點(diǎn)：電場力對電荷所做的功，與電荷的_有關(guān)，與電荷經(jīng)過的_無關(guān)(1)雖然此結(jié)論從勻強(qiáng)電場中推導(dǎo)出來，但也適用于非勻強(qiáng)電場(2)電場力做功與重力做功相似，只要初末位置確定了，移動電荷q做的功就是確定值(3)課本中提到的“

6、靜電力”與“電場力”是同一個力的兩種不同說法 問題延伸如何判斷電場力做功的正負(fù)？二、電勢能問題情境對比“重力勢能的定義”；“重力做功與重力勢能的變化關(guān)系”回答下列問題1什么是電勢能？2電場力做功與電勢能變化的關(guān)系是怎樣的？3電勢能的零點(diǎn)在什么地方？要點(diǎn)提煉1電場力做正功，電勢能一定減??；電場力做負(fù)功，電勢能一定增大電場力做功的值等于電勢能的變化量，即：WAB_.2電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于靜電力把它從該點(diǎn)移到_位置時所做的功三、電勢問題情境如圖2所示的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E，取O點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，A點(diǎn)距O點(diǎn)為l，AO連線與電場強(qiáng)度反方向的夾角為.電荷量分別為q和2q的電荷在A點(diǎn)的電勢能為多少電勢能是否相

7、同，電勢能與電荷量的比值是否相同圖2 要點(diǎn)提煉1電場中某點(diǎn)的電勢_，單位為_，符號為_2電場線指向電勢_的方向 問題延伸1電勢的相對性：電勢的大小是相對于零電勢點(diǎn)而言的，零電勢點(diǎn)選擇的位置不同，則該點(diǎn)的電勢就不同零電勢點(diǎn)的選擇是任意的，但通常選擇_或_為零電勢點(diǎn)2電勢是標(biāo)量：規(guī)定了零電勢點(diǎn)后，電場中各點(diǎn)的電勢可以是正值，也可以是負(fù)值正值表示該點(diǎn)的電勢高于零電勢，負(fù)值表示該點(diǎn)的電勢低于零電勢在同一電場中，正電勢一定_負(fù)電勢3公式中涉及三個物理量、Ep、q，在計算時應(yīng)代入各自的正負(fù)號四、等勢面問題情境1類比于地圖上的等高線，回答什么是等勢面？2為什么等勢面一定跟電場線垂直？ 要點(diǎn)提煉電場線跟等勢面

8、垂直，并且由電勢_的等勢面指向電勢_的等勢面 問題延伸1幾種典型的電場的等勢面與電場線2等勢面密集處電場線也_任意兩個等勢面不會_【范例精析】例1在靜電場中，下列說法中錯誤的是：（ ）A、 電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)，電勢也一定為零B、 電場強(qiáng)度處處相等的區(qū)域內(nèi)，電勢也一定處處相等C、 只在電場力作用下，正電荷一定從電勢高的地方向電勢低的地方移動D、 沿著電場線方向電勢一定越來越低解析電場強(qiáng)度和電勢是從不同的角度描述電場性質(zhì)的兩個物理量，前者從力的角度，后者從能量的角度，兩者之間沒有直接的對于關(guān)系。在等量同種電荷形成的電場中，它們連線的中點(diǎn)電場強(qiáng)度為零，但電勢卻不為零；勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)處處相等，而沿著電場

9、線方向電勢卻在不斷降低；正電荷在電場中的移動方向還和它的初速度方向有關(guān)，如果初速度是逆著電場線方向的，那么它移動的開始階段從低電勢向高電勢。電場線的方向是電勢的降落的方向。綜上所述：A、B、C中的表述都是錯誤的。答案A、B、C例2如圖所示，a、b為豎直向上的電場線上的兩點(diǎn)，一帶電質(zhì)點(diǎn)在a由靜止釋放 ，沿電場線方向向上運(yùn)動，到b點(diǎn)速度恰好為零，下列說法中正確的是：（ ）A、帶電質(zhì)點(diǎn)在a、b兩點(diǎn)所受的電場力都是豎直向上的B、a點(diǎn)電勢比b點(diǎn)的電勢高C、帶電質(zhì)點(diǎn)在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的電勢能小D、a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大解析帶電質(zhì)點(diǎn)在a點(diǎn)，由靜止釋放向上運(yùn)動，說明電場力向上，且應(yīng)滿足Eaqmg

10、，而又靜止于b點(diǎn)，說明電場力仍向上，用Ebq=mg，選項A、D正確，因不知質(zhì)點(diǎn)的帶電性質(zhì)，故無法確定a、b兩點(diǎn)的電勢高低，選項B錯誤，a到b的運(yùn)動過程中，電場力和重力做功，由動能定理可知，W電+W重=0，因為W重為負(fù)值，故W電必為正值，而電場力做正功，電勢能減小，即b點(diǎn)的電勢能小于a點(diǎn)電勢能，選項C錯誤。例3如圖所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，細(xì)桿右側(cè)距桿0.3m處有一固定的點(diǎn)電荷Q，A、B是細(xì)桿上的兩點(diǎn)，點(diǎn)A與Q、點(diǎn)B與的連線與桿的夾角均為=37°。一中間有小孔的帶電小球穿在絕緣細(xì)桿上滑下，通過A 點(diǎn)時加速度為零，速度為3m/s，取g=10m/s2，求小球下落到B點(diǎn)時的加速度和速度的大

11、小。解析求小球至B的加速度，從受力分析出發(fā)，探求小球在A、B兩點(diǎn)的受力情況，從而確定加速度的關(guān)系。在A處，小球受力如圖所示，由題意可知：K·在B處，小球受力如圖所示，由題意可知：K·由、得a=2g=20m/s2小球從A到B受到的合力為變力，故不宜用牛頓定律和運(yùn)動學(xué)公式求解，抓住A、B處在等勢面上由A到B電場力做功為零這個特點(diǎn)，用動能定理求解。mghAB=解得vB=5m/s達(dá)標(biāo)檢測A類1、下列說法中正確的是：（ ）A、電場強(qiáng)度和電勢都是矢量B、電勢為零的地方，電場強(qiáng)度也一定為零C、把電荷從電場中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)電場力一定做功D、把電荷從電場中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)電場力有可能不做功2、

12、關(guān)于公式=可知：（ ）A、電場中某點(diǎn)的電勢，與放在該點(diǎn)電荷具有的電勢能成正比B、電場中某點(diǎn)的電勢，與放在該點(diǎn)電荷的電荷量成反比C、電場中某點(diǎn)的電勢，與該點(diǎn)是否有電荷，電荷的正負(fù)及電荷量的大小無關(guān)D、放入電場中某點(diǎn)的點(diǎn)電荷不同，電勢能也不同，但電勢能與電荷量的比值保持不變3、如圖所示,A、B、C為電場中同一電場線上三點(diǎn)，設(shè)電荷在電場中只受電場力，則下列說法中正確的是：（ ）A、若在C點(diǎn)無初速地釋放正電荷，則正電荷向B運(yùn)動，電勢能減小B、若在C點(diǎn)無初速地釋放正電荷，則正電荷向B運(yùn)動，電勢能增加C、若在C點(diǎn)無初速地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向A運(yùn)動，電勢能增加D、若在C點(diǎn)無初速地釋放負(fù)電荷，則負(fù)電荷向A運(yùn)

13、動，電勢能減小4、下列說法中正確的是：（ ）A、沿著電場線的方向場強(qiáng)一定越來越弱 B、沿著電場線的方向電勢一定越來越低C、勻強(qiáng)電場中，各點(diǎn)的場強(qiáng)一定大小相等，方向相同D、勻強(qiáng)電場中，各點(diǎn)的電勢一定相等5、下列說法中，正確的是：（ ）A、同一等勢面上的各點(diǎn)電勢相等，電場強(qiáng)度也相等B、電場中的兩條電場線一定不會相交，但兩個電勢不等的等勢面有可能相交C、在同一等勢面上移動電荷，電場力一定不做功D、離孤立帶電導(dǎo)體越近的等勢面，其形狀越與導(dǎo)體表面相似；離孤立帶電導(dǎo)體越遠(yuǎn)的等勢面，其形狀越接近于球面6、如圖所示，在O點(diǎn)置一點(diǎn)電荷Q，以O(shè)為圓心作一圓?，F(xiàn)將一電荷從A分別移到圓上的B、C、D三點(diǎn)，則電場力做功

14、最多的過程是：（ ）A、移到B的過程 B、移到C的過程C、移到D的過程 D、三個過程一樣多二、填空題：7、把兩個同種點(diǎn)電荷的距離增大一些，電場力做正功，電荷的電勢能 ；把兩個異種點(diǎn)電荷的距離增加一些，電場力做負(fù)功，電荷的電勢能 。8、把電荷量q=1.0×10-5C的電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功W=2.0×10-2J，則電荷的電勢能 ，若規(guī)定B點(diǎn)為零電勢，則電荷在A點(diǎn)的電勢能EPA為 ；A點(diǎn)的電勢= 。9、電子在A點(diǎn)的電勢能EPA為-4ev，在B點(diǎn)的電勢能為4ev，則A點(diǎn)的電勢為 V，B點(diǎn)的電勢= V，若電子由A運(yùn)動到B，A的動能改變量EKB-EKA= 。10、有一個電量q

15、=-3×10-6C的點(diǎn)電荷，從某電場中的A點(diǎn)移動到B點(diǎn)，電荷克服電場力何做了6×10-4J的功，從B點(diǎn)移至C點(diǎn)，電場力對電荷做了9×10-4J的功，設(shè)B點(diǎn)為零電勢，求：A、C兩點(diǎn)的電勢和各為多少？ 11、將帶電量為1×10-8C的正電荷，從無限遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)，要克服電場力做功1×10-6J，問：電荷的電勢能是增加還是減少？電荷在A點(diǎn)具有多少電勢能？ A點(diǎn)的電勢是多少？ 若電場力可以把帶電量為2×10-8C的電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場中的A點(diǎn)，說明電荷帶正電還是帶負(fù)電？電場力做了多少功？（取無限遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)） B類1、下列關(guān)系電勢高低的判斷，正確的是（ ）A、正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時，其電勢能增加，A點(diǎn)電勢一定較低B、正電荷只在電場力作用下，從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，A點(diǎn)電勢一定較高C、負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，外力做正功，A點(diǎn)電勢一定較高D、負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電勢能增加，A點(diǎn)電勢能一定較低2、如圖所示，a、b兩點(diǎn)電勢相同，電場強(qiáng)度也相同的是（ ）A B C D3、一帶電導(dǎo)體如圖所示，已知表面A點(diǎn)的電場強(qiáng)度是EA=100N/C，B點(diǎn)的場強(qiáng)EB=1N/C，一點(diǎn)電荷只在電場力